[发明专利]一种非对称集成转子式永磁同步磁阻电机、方法及应用

说明书

本公开提出了一种非对称集成转子式永磁同步磁阻电机、方法及应用，包括：转子及定子，其中，所述转子由一个表贴式永磁同步电机转子和两个同步磁阻电机转子集成，表贴式永磁同步电机转子夹在两个同步磁阻电机转子中间；所述表贴式永磁同步电机转子和同步磁阻电机转子配置有一安装角度，以使电机的永磁转矩和磁阻转矩的最大值能够在相同的电流相位角处叠加。本公开技术方案集成转子在轴向上对称配置，以消除轴向不平衡电磁力，在圆周旋转方向采用非对称设计，即表贴式永磁同步电机转子和同步磁阻电机转子通过特殊的安装角度配置，使电机的永磁转矩和磁阻转矩的最大值能够在相同的电流相位角处叠加，从而充分利用电机两种转矩成分。

技术领域

本公开属于永磁同步磁阻电机领域，尤其涉及一种非对称集成转子式永磁同步磁阻电机、方法及应用。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在目前的高端装备制造领域，电机及驱动系统作为主要动力组成，其发展水平与其息息相关，电机小型化、轻量化的需求日益迫切。与传统常速电机相比，高速电机可以直接与负载相连，省去变速装置，大大缩小电机及整个系统的体积和重量，满足轻量化需求，在增加可靠性的同时消除齿轮噪音并提高系统的传动效率。同时，高速电机具有转速高、功率密度大、效率高等显著优点，因而在高端装备制造应用领域中优势明显。传统高速电机如高速感应电机、高速开关磁阻电机、高速同步磁阻电机和高速永磁电机等类型都存在一定的优点与不足：

高速感应电机转子结构比较简单，可承受较大的离心力，但是转子的损耗大，功率因数和效率很低。高速开关磁阻电机转子机械强度高，但是转矩脉动大，机械振动大，噪音高，转子风磨大，而且需要精确的转子位置信号对转矩和电流进行控制，控制复杂。高速同步磁阻电机转矩脉动较大，效率和功率因数不高，介于永磁电机和开关磁阻电机之间，而且不具备自启动功能。高速永磁电机功率密度大，功率因数和效率高，但是转子结构机械强度低，对于表贴式永磁电机来说，为使永磁体承受高速旋转产生的拉应力，必须采用护套对永磁体进行保护，导致一定的散热困难。对于内嵌式永磁电机来说，由于永磁体嵌入转子硅钢片中，永磁体漏磁严重，所以其设计更为复杂。另外，传统内嵌式永磁电机虽然可以产生较高的永磁转矩和磁阻转矩，但两种转矩成分并不能被完全利用，图1所示为传统内嵌式永磁电机的转矩叠加关系，永磁转矩和磁阻转矩在不同电流相位角处达到最大值，电磁转矩是永磁转矩和磁阻转矩的矢量叠加，可见传统内嵌式永磁电机所能产生的永磁转矩和磁阻转矩仅被部分利用。因此目前高端装备制造领域所用的高速电机的结构和性能有待优化。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种非对称集成转子式永磁同步磁阻电机，充分利用永磁转矩和磁阻转矩，从而全面提升电机转矩和功率密度及效率等性能。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种非对称集成转子式永磁同步磁阻电机，包括：

转子及定子，其中，所述转子由一个表贴式永磁同步电机转子和两个同步磁阻电机转子集成，表贴式永磁同步电机转子夹在两个同步磁阻电机转子中间；

所述表贴式永磁同步电机转子和同步磁阻电机转子配置有一安装角度，以使电机的永磁转矩和磁阻转矩的最大值能够在相同的电流相位角处叠加。

进一步的技术方案，所述安装角度为表贴式永磁同步电机转子磁极中心线与同步磁阻电机转子两个凸极的中心线之间的夹角。

进一步的技术方案，所述转子为轴向三层结构，所述转子包括转轴，固定于转轴上的转子铁芯，永磁体紧贴在表贴式永磁同步电机转子的转子铁芯的外壁上，每个磁极在表贴式永磁同步电机转子上等间隔设置。

优选的，所述表贴式永磁同步电机转子的磁极的数量根据具体的需求设置，每个磁极结构相同。